JP3889474B2

JP3889474B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP3889474B2
Application number: JP10163897A
Authority: JP
Inventors: 至孝佐藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2017-04-18
Also published as: JPH10292276A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、転がり抵抗が小さくかつ乗り心地に優れる空気入りラジアルタイヤに関し、とくにベルトの耐久性を向上しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りラジアルタイヤ、中でも乗用車用タイヤには、自動車の燃費を向上させるために転がり抵抗が小さく、かつ乗り心地が良く、しかも安価であることが要求される。ここで、タイヤの転がり抵抗や乗り心地に、ベルト性能が与える影響は大きく、このベルトに関して、ゴムおよびその補強材の両面から、種々の提案がなされてきた。
【０００３】
例えば、補強材に関して実開昭63−19404 号公報には、ベルトにコードではなくスチールの単線材を使用することによって、タイヤの転がり抵抗を小さくすることが提案されている。しかしながら、かようなタイヤにて、とくに急旋回を繰返したり、いわゆるつづら折り路を長距離にわたって走行した際、ベルトが座屈してスチール単線材に折れが発生し、これがトレッドの偏磨耗をまねくという、新たな問題を生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、この発明は、転がり抵抗および乗り心地の改良を、その他のベルト性能を犠牲にすることなしに達成する、空気入りラジアルタイヤについて提供することを目的とする。ここに、その他のベルト性能としては、所期したベルト剛性を確保すること、またベルト幅端で発生するセパレーション、いわゆるベルトエンドセパレーションを回避することも重要である。
【０００５】
ここに、ベルト剛性は、タイヤ走行時のベルト部の変形を支配し、タイヤの基本性能及び耐久性能を左右するものである。特に、基本性能である高速走行性能やコーナリング性能に影響を与えると共に、タイヤ走行中の入力によるベルト端のゴムの亀裂から生じるベルトエンドセパレーションにも影響を与える。そこで、所期したベルト剛性を確保することが必要となる。
また、ベルトエンドセパレーションは、タイヤ走行時のベルト部のくり返し入力、特にコーナリング、レーンチェンジ時のベルト部の変形により、ベルト端部に歪が加わってゴムに亀裂が生じ、それが成長して発生するものである。従って、タイヤの耐久性を確保する為に、耐ベルトエンドセパレーション性は重要となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、一対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、さらにカーカスのクラウン部を少なくとも２層のベルトで補強した空気入りラジアルタイヤであって、ベルトは、断面が円形の金属線材の３または４本を撚り合わせることなくベルトの幅方向に並べて引き揃えた束を単位として、この束を50mm幅当たり15〜30単位の打込み数でゴムに埋設して成り、該金属線材は、径が 0.20 〜 0.35mm 、強力が 300kgf ／ mm ² 以上および炭素含有率が 0.80wt ％以上であり、さらにベルトの少なくとも 60 ％の束は、ｎ本の金属線材をベルトの幅方向に並列させて揃えた束における、ベルト幅方向の長径Ｄ _l に対するベルト厚み方向の短径Ｄ _s の比Ｄ _s ／Ｄ _l が、１／ｎをこえて２／３以下の範囲にある束であり、各束は、隣接する金属線材を相互に金属線材径未満の間隔で離間した隙間を少なくとも１つは有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
さて、図１に、この発明に従う空気入りタイヤの具体例を図解する。この空気入りタイヤは、一対のビードコア１間でトロイド状に延びるカーカス２、このカーカス２のクラウン部のタイヤ径方向外側に配置した、例えば２層のベルト３およびこのベルト３のタイヤ径方向外側に配置したトレッド４から成り、ベルト３に、図２に示す、金属線材の束（以下、線材束と示す）５をゴムに埋設したプライを適用することを特徴とする。
【００１１】
すなわち、図２(a) に示す線材束５は、断面が円形のスチールフィラメントなどの金属線材６の３本を、撚り合わせることなくベルトの幅方向に並べて引き揃えたものである。また、図２(b) は、４本の金属線材６を、同様に撚り合わせることなくベルトの幅方向に並べて引き揃えた、線材束５である。
【００１２】
ここで、線材束５は３または４本の金属線材６から構成する。なぜなら、金属線材が２本以下の線材束で所定のベルト剛性を得るには、ベルトでの線材束の打込み数を増加しなければならないため、ベルトの幅端において隣接する線材束間の間隔が狭くなり、各線材端末を起点としたゴム剥離が容易に線材束の隣接相互間で伝播して、ベルトエンドセパレーションが早期に発生する不利をまねく。一方、金属線材が５本以上になると、所定のベルト剛性が少ない打込み数で達成される為、隣接する線材束間の間隔が広くなり、ベルトの周面に沿う向きに生じる変形に抗する能力、いわゆる面内曲げ剛性が小さくなる結果、操縦安定性が低下する。また、ベルトプライとなるトリート材を製造する際の加工性が悪化し、生産性も低下する。
【００１３】
さらに、上記の線材束５を補強単位として埋設したベルトにおいて、線材束５の打込み数を50mm幅当たり15〜30単位とすることが肝要である。すなわち、線材束５の打込み数が15単位未満では、面内曲げ剛性が小さくなる結果、操縦安定性が低下し、一方打込み数が30単位をこえると、隣接する線材束間の間隔が狭くなり、上記と同様、耐ベルトエンドセパレーション性が劣化する。
【００１４】
また、金属線材には、径が0.20〜0.35mm、強力が300kgf／mm²以上、そして少なくとも0.80wt％の炭素を含有する、例えばスチールフィラメントを用いることが有利である。
すなわち、金属線材の径が0.20mm未満では、ベルトの剛性を確保するために、線材束の打込む数を多くしなくてはならず、その結果隣接する線材束間の間隔が狭くなり耐ベルトエンドセパレーション性が低下し、一方径が0.35mmをこえると、金属線材の剛性が大きくなり、乗り心地性が悪化する。
【００１５】
金属線材の強力が300kgf／mm²未満では、ベルトの剛性を確保するために、線材束の打込み数が多くなって、隣接する線材束間の間隔が狭くなる結果、耐ベルトエンドセパレーション性が低下する。同様に、金属線材、とりわけスチールフィラメントの炭素含有量が0.80wt％未満では強度が低下し、線材束の打込み数が増加して隣接する線材束間の間隔が狭くなって、耐ベルトエンドセパレーション性が低下する。
【００１６】
次に、図２に例示した、３または４本の金属線材をベルトの幅方向に並列させて揃えた線材束は、金属線材がほぼ一列に並ぶ配置であるが、金属線材は厳密に整列させる必要はなく、例えば図３に示すように、乱れた配列も許容される。要は、金属線材が重なることなくベルト幅方向に並ぶ配置であればよいが、ベルトの少なくとも60％の束は、その金属線材の配置が以下の関係を満足することが、所期した諸特性を向上するのに有利である。
【００１７】
すなわち、図３(a) または(b) に示すように、３または４のいずれかｎ本の金属線材６をベルトの幅方向に並列させて揃えた線材束５における、ベルト幅方向の長径Ｄ_l に対するベルト厚み方向の短径Ｄ_s の比Ｄ_s ／Ｄ_l が、１／ｎをこえて２／３以下の範囲にある束にて、ベルトの少なくとも60％の束を構成すること、が必要である。なぜなら、比Ｄ_s ／Ｄ_l が１／ｎ、つまりベルト幅方向に各々の金属線材６が一直線上に並んだ状態は、ベルト周面の法線方向に生じる変形に抗する能力、いわゆる面外曲げ剛性が低いため、高速時の転がり抵抗が大きくなる傾向にあるからである。一方、比Ｄ_s ／Ｄ_l が２／３をこえると、従来の撚り合わせたスチールコードでの同比と近似して、従来対比での転がり抵抗の改良効果が小さくなる。従って、比Ｄ_s ／Ｄ_l が１／ｎをこえて２／３以下の線材束がベルトの60％以上の線材束を占めることにより、転がり抵抗の改善が顕著となるのである。
【００１８】
さらに、各束において、図４に示すように、隣接する金属線材６を相互に金属線材径未満の間隔で離間した隙間ｔを、少なくとも１つは設けることが、ベルト端の歪を分散させ、隙間がない束材に比べてベルト端のゴムの亀裂の成長が遅くなるため、ベルトエンドセパレーションに対して有利である。なお、この隙間ｔは、隣接する金属線材間の全てに設けてもよいが、束の長径Ｄ_lが大きくなりすぎると、束間の間隔が狭くなり、束間のゴムの亀裂のつながりを早めることから、金属線材径の１／２以下とすることが好ましい。
【００１９】
【実施例】
金属線材として種々のスチールフィラメントを使用して、線材束を表１および２に示す仕様の下に作製し、各線材束を同表に示す打込み数にてベルトに適用し、図１に示した構造のタイヤを、サイズ165 ／70SR13で試作した。なお、ベルト３は、カーカス２上に、タイヤの赤道面に対して線材束が左20°の角度で傾斜する向きで第１ベルト3aを配置し、さらにその上にタイヤの赤道面に対して線材束が右20°の角度で傾斜する向きで第２ベルト3bを配置して成る。
また、従来例として、図５に示すスチールコードによるベルトをそなえる、同様のタイヤも試作した。
【００２０】
かくして得られたタイヤについて、5.00B のリムに装着後に1.5kgf/cm²の内圧を充填し乗用車に装着してから、一般路を６万km走行させた後、タイヤを解剖して、ベルトの端縁に発生している亀裂の長さを測定し、各測定値を従来タイヤの亀裂長さを100 としたときの指数として示した。なお、指数が小さいほど耐ベルトエンドセパレーション性に優れている。
【００２１】
乗り心地性について、外径２ｍの鉄製ドラム上の１箇所に幅２cmおよび高さ１cmの突起物を取付け、該ドラム上に所定の荷重でタイヤを押しつけてドラムを回転させ、タイヤが突起物を乗り越したときの上下方向振動を、タイヤ取付け軸の力として加速度計にて測定し、記録された波形から第１周期の振幅を測定し、従来タイヤの振幅を100 としたときの指数にて表示した。指数は、小さいほど乗り心地が良好なことを示している。
【００２２】
操縦安定性は、外径3000mmのドラム上に、JIS 規格D4202 に準じて調整した供試タイヤを設置し、所定のサイズと内圧から定められる荷重を負荷した後30km/hの速度で30分間予備走行させ、しかる後荷重を除去し内圧を再調整した後、再度同一速度及び同一荷重の下に、前記ドラム上でスリップアングルを最大±14°まで正負連続してつけた。正負各角度でのコーナリングフォース(CF)を測定し、次式：
【数１】

にてコーナリングパワー(CP)を求めた。
尚、指数化は各試験タイヤのCPを従来タイヤのCPで除算し、従来タイヤを100 とした。この指数が大きい程操縦安定性が良好である。
【００２３】
転がり抵抗は、ＳＡＥＪ 1269 に準拠して測定し、従来タイヤの転がり抵抗値を100 としたときの指数で表示した。指数は、小さいほど転がり抵抗が小さいことを示している。
【００２４】
カレンダー加工性は、コードとゴムの複合体を製造する前のコード準備及びカレンダー作業に要する時間を測定し、従来コード対比作業時間を20％以上要する場合「劣」と、それ以外は「同」と表示した。
以上の各評価結果を表１および２に併記する。
【００２５】
【表１】

【００２６】
【表２】

【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、タイヤの転がり抵抗および乗り心地の改善が、とりわけベルトの耐久性を維持した上で実現され、タイヤの高性能化を促進し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のタイヤ構造を示した図である。
【図２】３本あるいは４本の金属線材からなる線材束の断面図である。
【図３】３本あるいは４本の金属線材からなる線材束の断面図である。
【図４】隙間を有する線材束の断面図である。
【図５】従来のコードの断面図である。
【符号の説明】
１ビードコア
２カーカス
３ベルト
3a 第１ベルト
3b 第２ベルト
４トレッド
５金属線材
６線材束

Claims

一対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、さらにカーカスのクラウン部を少なくとも２層のベルトで補強した空気入りラジアルタイヤであって、ベルトは、断面が円形の金属線材の３または４本を撚り合わせることなくベルトの幅方向に並べて引き揃えた束を単位として、この束を50mm幅当たり15〜30単位の打込み数でゴムに埋設して成り、該金属線材は、径が 0.20 〜 0.35mm 、強力が 300kgf ／ mm ² 以上および炭素含有率が 0.80wt ％以上であり、さらにベルトの少なくとも 60 ％の束は、ｎ本の金属線材をベルトの幅方向に並列させて揃えた束における、ベルト幅方向の長径Ｄ _l に対するベルト厚み方向の短径Ｄ _s の比Ｄ _s ／Ｄ _l が、１／ｎをこえて２／３以下の範囲にある束であり、各束は、隣接する金属線材を相互に金属線材径未満の間隔で離間した隙間を少なくとも１つは有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。